solid單元
關注創建者：CAE_LJX 創建時間：2020-06-30
solid單元的視頻教程
workbench中單元類型查看+solid186與solid185切換+兩種單元網格尺寸敏感度比較
本段視頻主要講解內容： 1、workbench中如何查看單元類型 2、workbench中常用實體單元solid185與solid186單元區別 3、兩種單元類型如何切換 4、兩種單元的網格尺寸敏感度對比
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子彈侵徹水瓶中的SPH水
講解了利用ls-prepost中的shell volume方法生成瓶子中水的sph模型； 重點講解了如何解決子彈與sph水、shell瓶體與sph水之間的接觸設置問題，以便為學習人員提供解決sph粒子與其他單元（solid單元、shell單元）相互作用時發生穿透問題的思路，這些方法是作者通過反復試算得到的，具有一定參考價值 附件為已經調節好的相關k文件
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鋼筋混凝土板柱結構拆除中柱過程數值模擬分析
鋼筋混凝土采用罰函數耦合法建立分離式模型，控制鋼筋單元與混凝土單元協同受力。混凝土采用SOLID164單元和連續帽蓋CSCM模型；鋼筋采用BEAM161單元和各項彈塑性材料模型；鋼柱采用SOLID164單元和線彈性材料模型。板上混凝土塊施加的重力荷載簡化為均布壓力。拆除中柱采用附加破壞準則實現，設置在200ms時刪除中柱。在動力學求解過程，混凝土和鋼筋的材料模型均考慮了應變率的影響。
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solid單元的實例教程
通過對比兩次計算的結果發現：
1）全部使用Solid單元進行分析和使用Solid單元和Beam單元連接起來進行分析，
計算結果幾乎完全一致；（整體應力最大數值的大小和位置，使用solid單元計算存在應力奇異，不進行比較）。
2）使用Solid單元和Beam單元建模和全部使用solid單元進行建模相比，節點數量大大減少，
顯著
降低了計算量。
三、連接原理。
詳見上篇文章
《ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接》。
至此，本文完結。
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展開 不同單元類型連接，對初學者來說一直是個困擾，筆者在學習ANSYS的時候，也遇到了這個問題。今天開始，筆者將對ANSYS不同單元類型連接開設一個專題，仔細和大家說說不同單元類型，到底該怎么連。
我們知道，相同自由度的單元（如Beam-Shell）進行連接時，可以直接使用共節點連接；而不同自由度的單元連接時，需要建立約束方程。
注意：單元自由度的異同有兩個含義，即單元的自由度個數和自由度的物理意義。
為了給大家進行軟件操作演示，筆者隨便瞎編亂造了一個結構：橫截面為10mm×10mm，長度為200mm的方形梁，底端開了一個直徑為5mm的孔，模型如下。
我們知道，細長結構，我們可以使用Beam單元進行分析，可偏偏有好事者在一個完美的梁結構上開了個孔，這樣直接導致我們無法對其整體使用Beam單元了，那這樣的結構我們該如何處理呢？提供以下兩種方法：
方法一：對整個結構使用Solid單元進行分析；
方法二：孔附近使用Solid單元，其余位置使用Beam單元。這樣就引入了不同單元類型連接的問題。
為了比較不同單元類型連接后的精度，筆者建立了兩個靜力學項目：一個是全部使用Solid單元進行分析的模型
solid；另一個是使用Solid單元和Beam單元連接起來分析的
solid_beam。
打開workbench，建立兩個靜力學項目，分別命名為“solid”和“solid-shell”，并導入建立的幾何模型。
一、solid-beam計算。
展開 我們之前討論了ANSYS不同單元類型連接中的Solid-Beam單元的連接，通過研究Solid-Beam單元連接的兩種方式，梳理了一下不同單元類型連接時需要注意的關鍵點。今天我們開始討論Solid-Shell單元的連接。
我們知道，Shell單元有6個自由度，而Solid單元只有3個自由度，因此不能通過簡單的共節點方法實現Solid-Shell單元的連接。下面我們通過一個實例，研究下在ANSYS中是怎么實現Solid-Shell單元連接的。
對簡單的薄壁結構進行分析時，我們通常將其簡化成殼模型，可極大降低計算量，但在板上開一個階梯孔（如下圖），就沒法將其簡化成殼模型了，但如果主要研究階梯孔附近的應力情況，且不能有太大的計算量，此時我們可以采用Solid-Shell模型實現。
為了對比計算結果，筆者采用兩種方法對該結構進行分析：
方法一：對整個結構使用
Solid單元進行分析；
方法二：
階梯孔附近使用Solid單元，其余位置使用Shell單元。這樣就引入了不同單元類型連接的問題。
仿真過程
Step1
建立分析模型
在SCDM中建立如下圖所示的分析模型，其中薄板尺寸為200mm*100mm，厚度為10mm；階梯孔大孔直徑為30mm，深5mm；
階梯孔
小孔直徑為
20mm
，
深5mm。
將模型切分為兩部分，切分位置如下圖所示。切分完成后將沒帶階梯孔的部分進行抽中面處理。
展開 shell單元與solid單元結點耦合
brilliance 發表于simwe.com
結點的自由度耦合
SOLID95 單元的每個結點具有三個自由度：UX, UY, UZ，而SHELL93 單元的每個結點具有六個自由度：UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ。僅僅經過布爾操作使得在內板與外壁保證在連接處共線是不能夠完全連接單元結點自由度的，以下的算例驗證了這點。
在ANSYS 軟件中可以采用耦合與約束方程來實現不同類型單元的連接，就本文的模型，由于外壁與內板連接處結點過多，而且很難保證外壁結點與內部結點的一一對應，所以該方法實際操作起來很困難。
本文提出一個方便實用的操作方法，既能保證在連接處結點的自由度完全連接，又能方便建模。如圖1 所示，在柵板與外壁連接處用divide 命令將外壁分為兩部分，將外壁兩部分的交界面也用SHELL93 單元劃分網格，同時保證交界面上的SHELL93 單元的結點與體單元SOLID95 的結點一一對應，如圖2 所示。經過這樣處理后，在交界面上的SHELL93 單元結點與SOLID95 單元結點的自由度一致，由此可以保證內板與外壁連接處的結點的自由度保持一致。
圖1 分割外部圓筒 圖2 交界面網格劃分
算例驗證
只保留2 mm 厚的外部圓筒與2 mm 厚的內部柵板來建立驗證算例模型，如圖3 所示：
算例A：外壁與內板同為Area，用SHELL93 單元劃分網格。
算例B：外壁與內板同為Volume，用SOLID95 單元劃分網格。
算例C：外壁為Volume，用SOLID95 單元劃分網格；內板為Area，用SHELL93
單元劃分網格。兩者保證在連接處共線。
展開 轉子結構一般為對軸對稱結構；對于復雜結構，采用Solid186實體單元需要比較高的電腦配置而且計算耗時也比較長，此時可以考慮采用軸對稱實體單元Solid272、273單元來模擬；Solid272、273單元每個節點只有3個方向的平動自由度，只要求模型軸對稱，并不需要邊界條件軸對稱。
1問題描述
如圖所示的轉子模型，材料彈性模量為2.078E11Pa，密度為7800kg/m3，垂直面上兩個方向的軸承剛度均為4.378E+07 N/m，暫不考慮阻尼的影響。求該轉子模型的渦動頻率、振型、臨界轉速；并對其進行優化設計，將一階正進動臨界轉速值固定在17000rpm。
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本工具基于Tcl語言開發，用于hypermesh里面的optistruct/nastran求解器模塊，主要實現以下自動化功能：
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智能識別組件單元類型：自動區分殼單元（Shell）與實體單元（Solid）
單元
0.72mm
230MPa
體會：SimSolid 在機械結構產品開發過程中的應用越來越廣泛，應當建立一套適用企業自身需求的仿真評價標準。
即使在粗網格（4×4×2）下，單元計算結果與解析解的誤差仍小于 5%，顯著優于傳統 C3D8R/Solid45 單元。
將擬協調單元CSS8與 ANSYS 的 Solsh190、ABAQUS 的 SC8R進行對比，從精度、效率、穩定性三方面評估優勢。
（FEM-SPH solid單元，網格尺寸1cm×1cm）</p><p>鋼筋為?10@150mm的雙層交錯布置，材料HRB400,采用MAT_PLASTIC_KINEMATIC材料模型。(FEM-beam單元,單元長度1cm)</p><p>流體域：</p><p>整體采用S-ALE算法表征炸藥爆轟過程。</p><p>炸藥為?150×200mm的圓柱狀TNT炸藥，爆距100mm。
此處使用軟件版本為 ANSYS19.2，沒有找到 solid92單元，此處選擇20node186單元進行計算，選擇方式見圖9。
</strong></li><li class="ql-align-justify">付費文件包括：K文件，采用<strong>三維SPH算法，PBX9501炸藥的沖擊起爆過程</strong>仿真K文件和答疑聯系方式，文件包括<strong>SPH單元網格和原始Solid單元網格</strong>。
鉆孔區域采用映射網格劃分，鉆孔外巖石區域采用掃掠劃分方式，單元類型為solid164單元，模型厚度方向擴展200cm，采用三維建模方法進行分析。模型網格劃分好后導出k文件，后續操作通過k文件導入ls-prepost中進行炸藥，堵塞及空氣的分區及材料參數、邊界條件、求解等設置。
鉆孔區域采用映射網格劃分，鉆孔外巖石區域采用掃掠劃分方式，單元類型為solid164單元，模型厚度方向擴展10cm，采用準三維建模方法進行分析。模型網格劃分好后導出k文件，后續操作通過k文件導入ls-prepost中進行炸藥，堵塞及空氣全模型的建立、分區及材料參數、邊界條件、求解等設置。
彈丸為solid單元，材料為剛體材料。
混凝土為solid單元，材料為彈性材料。
薄弱層為內聚力單元，材料為138號Cohesive_Mix_Mode材料。
solid164單元，由于計算機過程中網格變形很大，于是在計算機到一半時，講網格重新劃分了一下，結果出現很多負體積單元，</p><p>1.出現負體積是一件很痛苦的事情，尤其是算到一半，如果計算的結果已經滿足你想要的數據，勸你不要弄下去了。</p><p>如果，你非要堅持下去，最直接的辦法，重新建模型，調整網格大小，但是這樣并不能保證，一定不會出現負體積。</p><p>自己慢慢摸索吧。
